前面介紹了6.6KW的模擬PFC+移相全橋，7KW的交錯(cuò)圖騰柱PFC+全橋LLC，15KW的交錯(cuò)圖騰柱PFC+全橋LLC，也在這篇文章 為什么是高壓，為什么800V? 中介紹了提升電壓等級(jí)及功率的考慮；
目前，150KW，360KW，500KW的更大功率的充電樁也越來越多；
小二研究了下大功率充電樁的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，打算分3篇文章做個(gè)分享，歡迎大家交流；
第一篇：介紹系統(tǒng)考慮及拓?fù)洌?/span>
第二篇：介紹SiC的優(yōu)勢(shì)及SiC在充電樁的應(yīng)用；
第三篇：分析實(shí)際充電樁的電氣圖和電路圖
1、大功率系統(tǒng)中國標(biāo)準(zhǔn)及系統(tǒng)組成
國家大功率充電標(biāo)準(zhǔn)“Chaoji”的發(fā)展旅程如下
面向未來大功率充電需求，“Chaoji”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
-最大電壓：目前1000V （可擴(kuò)展到1500V）；
-最大電流：帶冷卻系統(tǒng) 500A（可擴(kuò)展到600A）；不帶冷卻系統(tǒng) 150-200A；
-最大功率：900KW
“Chaoji”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)目標(biāo)是未來可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電5分鐘行駛400公里。
首先，說明一下，類似150KW的充電樁，一般不是一個(gè)單體的充電樁模塊功率是360KW，它一般是9個(gè)40KW的充電樁模塊，經(jīng)過并聯(lián)組成，示意圖如下
如下2/3/4章節(jié)，整理自O(shè)nsemi官網(wǎng) （國外大廠在知識(shí)&產(chǎn)品聯(lián)合布道方面，確實(shí)做的太好了）
2、大功率充電系統(tǒng)架構(gòu)考慮
如下充電樁框圖，針對(duì)不同功率的充電樁，在設(shè)計(jì)時(shí)候需要考慮的維度比較多，包括：
- 功率拓?fù)?，包括PFC和DCDC的
- 調(diào)制模式 (控制)
- 開關(guān)頻率及損耗 （十KHz~百KHz）
- 熱管理
- 單相還是雙向
圖片來自羅姆官網(wǎng)
3、前級(jí)三相PFC的主流拓?fù)?/strong>
提到PFC拓?fù)?，詳?xì)大家肯定聽過鼎鼎大名的維也納整流 (Vienna)，因此具體介紹前，有必要先對(duì)維也納拓?fù)渥鰝€(gè)介紹：
維也納整流是Johnnn W.Kolar在1993年發(fā)明的一種脈寬調(diào)制整流器，目前，Vienna已經(jīng)作為三相AC-DC變換器的通用代名詞，有時(shí)候DC-AC或者逆變器也會(huì)被稱作Vienna；
目前三相維也納的常用拓?fù)溆腥缦聨追N：
三相Boost PFC維也納架構(gòu)：
開關(guān)管承受母線電壓一半，一般600V/650V的耐壓足夠，因?yàn)閷?dǎo)通回路有兩個(gè)二極管串聯(lián)，功耗會(huì)略高；二極管也是600V耐壓；
T-NPC(T-Neutral Point Clamp) Boost PFC維也納架構(gòu)：
開關(guān)管背靠背連接，分別承受母線電壓一半，一般600V/650V的耐壓足夠，因?yàn)閷?dǎo)通回路少了一個(gè)二極管，功耗會(huì)更好；二極管的耐壓是1200V
NPC(Neutral Point Clamp) Boost PFC維也納架構(gòu)：
開關(guān)管背靠背連接，分別承受母線電壓一半，一般600V/650V的耐壓足夠，二極管用開關(guān)管替換，耐壓也是600V，因此開通回路里面是兩個(gè)開關(guān)管串聯(lián)，因此功耗也會(huì)略高；
4、后級(jí)隔離DC-DC的主流拓?fù)?/strong>
DC-DC拓?fù)?，目前主流的有全橋LLC振蕩器，全橋移相雙有源整流橋零電壓開關(guān)，全橋移相零電壓開關(guān)三種拓?fù)洌?/span>
全橋LLC諧振：
源級(jí)側(cè)工作在ZVS，次級(jí)工作在ZCS，整個(gè)拓?fù)湫蕰?huì)很高；
全橋移相雙有源整流橋變換器：
FB ZAB ZVT拓?fù)淇梢灾С謱拤狠敵?，EMI特性也更好，漏電感在初級(jí)側(cè)，減小了次級(jí)側(cè)的電壓耐壓范圍；這個(gè)拓?fù)淇梢詫?shí)現(xiàn)雙向變換；
全橋移相零電壓變換器：
和FB ZAB ZVS拓?fù)洳煌氖牵╇姼性诟边?，這會(huì)給次級(jí)的整流管帶來非常大的電壓應(yīng)力要求；
可以看到，不同的拓?fù)?，能量流?dòng)方向，開關(guān)管耐壓，二極管耐壓，控制策略及對(duì)應(yīng)的EMI影響，都不一樣；
第三代半導(dǎo)體技術(shù)(碳化硅/SiC)，解決了高壓及快速開關(guān)的問題，使得其在OBC和Offline Board Charger下大量應(yīng)用，下章再介紹；